JP4239515B2 - ボールねじ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のボールねじ装置には、ナット部材とねじ軸との間でトルクを推力に変換したり、推力をトルクに変換したりする構成を有するものがある。
【0003】
このボールねじ装置は、ボールねじと、このボールねじのナット部材に回転一体に連結されるブラケットと、ブラケットおよびボールねじのねじ軸の内周面に組付けられて、回転軸を軸心回りに回転自在に支持する転がり軸受とを備え、ナット部材の外周部には、回転動力が伝えられる動力伝達部材が嵌合されている。
【0004】
なおボールねじは、前記ナット部材と、このナット部材と同心に配置される前記ねじ軸と、ナット部材およびねじ軸に形成したねじ溝を転動自在なボール群とを備える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のボールねじ装置では、転がり軸受を、ブラケットおよびボールねじのねじ軸の内周面に組付けている。ところで、この種のボールねじ装置を設置する場所によっては、ボールねじ装置の径方向のスペースが制限されることがある。しかし従来のボールねじ装置では、転がり軸受を、ブラケットおよびボールねじのねじ軸の内周面に組付けているため、径方向のスペースが制限される場所には適さない。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、径方向内外位置に配置されて軸方向に相対移動可能に設けられた筒状のナット部材およびねじ軸と、前記ナット部材の内周面およびねじ軸の外周面に形成されたねじ溝に転動自在に配置される複数個のボールとを含み、
前記ナット部材に挿通される軸体を、軸心回りに回転自在に支持するための転がり軸受における外輪部材の一部が、軸方向一方側に延長されて筒状の嵌合部とされ、この嵌合部に前記ナット部材の軸方向他方側端部が前記外輪部材と軸心回りに一体に内嵌されるとともに、前記嵌合部の軸方向他方側内周面に、径方向内方に突出する隔壁が、外輪部材の側面および嵌合部に円周方向等配位置の複数箇所に一体形成されており、前記ナット部材の端面に前記各隔壁と嵌合する切欠きが形成され、これら各切欠きと隔壁とが軸方向で嵌合することにより、ナット部材が前記外輪部材の前記嵌合部に軸心回りに回転一体な構成となっている。
【0007】
このように、転がり軸受における外輪部材の一部を、軸方向一方側に延長して筒状の嵌合部を形成し、この嵌合部にナット部材の軸方向他方側端部を外輪部材と軸心回りに回転一体に内嵌した構成によれば、転がり軸受がナット部材と軸方向に並ぶことになり、装置全体の径方向の大きさを小さくすることができる。
【0008】
また、嵌合部がブラケットの機能を有し、この嵌合部は外輪部材と一体であるので、ブラケットを外輪部材と別体とした場合に比べて剛性が向上する。
【0009】
また前記ボールねじ装置は、前記外輪部材の外周面に、回転動力伝達部材が軸心回りに回転一体に設けられている。
【0010】
この構成によれば、回転動力伝達部材の回転に伴なって転がり軸受の外輪部材が軸心回りに回転し、外輪部材と回転一体のナット部材が軸心回りに回転し、ナット部材、ねじ軸が軸方向に相対的に移動する。そして、嵌合部がブラケットの機能を有し、この嵌合部は外輪部材と一体であるので、ブラケットを外輪部材と別体とした場合に比べて剛性が向上しており、ナット部材、ねじ軸の軸方向の相対移動を正確かつ確実に行い得る。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るボールねじ装置を図面に基づいて説明する。図1および図2は、本発明の実施形態を示すボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図、図3は分解斜視図、図4はボールの動きを示す断面図、図5は転がり軸受の単体斜視図である。
【0012】
図1〜図3に示すように、本発明のボールねじ装置1は、軸方向に一対のフランジを有するプーリ2における前記フランジ間の軸方向離隔距離を変更することで、プーリ2に巻掛られるベルト3の巻掛径を変更するために用いられる。
【0013】
プーリ2は、回転軸4に軸心回りに回転一体に設けられる第一フランジ5と、回転軸4に軸心回りに回転一体かつ軸方向に沿って摺動自在に配置される第二フランジ6とを備える。
【0014】
本発明の実施形態におけるボールねじ装置1は、ギヤ9、転がり軸受30,31およびボールねじ12を有する。ボールねじ12と転がり軸受31とは同心にして、軸方向一方側および軸方向他方側に並べて配置されている。
【0015】
ギヤ9の外周歯部9aには、不図示の回転動力源から駆動力が伝達されて回転する減速歯車10の歯部10aが噛合されている。
【0016】
図1および図5に示すように、転がり軸受31としてアンギュラ玉軸受が用いられる。転がり軸受31は、外輪部材33と、内輪部材35と、外輪部材33および内輪部材35の間に内外軌道面を転動自在に配置された複数個の玉37とを備える。
【0017】
この転がり軸受31の外輪部材33は、その径方向の厚みL1を内輪部材35の厚みL2に比べて厚く形成されている。この外輪部材33の外周部が軸方向一方側に延長されることで筒状の嵌合部7が一体形成されている。
【0018】
この転がり軸受31の外輪部材33は、嵌合部7を含めて軸受鋼(例えばJIS規格SUJ2)によって形成されている。転がり軸受31の内輪部材35は、第二フランジ6に一体形成された筒軸38の外周面に嵌着される。
【0019】
外輪部材33の軸方向外周中心部位に、径方向外向きに膨出する係合部8が円周方向等配位置に複数個形成されている。これら係合部8を介して前記樹脂製のギヤ9が、外輪部材33に対して射出成形により一体的に形成され、ギヤ9の内周面に係合部8が入り込むことで、ギヤ9と外輪部材33とが軸心回りに回転一体に構成される。
【0020】
嵌合部7の軸方向他方側内周面に、径方向内方に突出する隔壁11が、外輪部材33の側面および嵌合部7に一体形成されている。この隔壁11は、外輪部材33の円周方向等配位置の複数箇所に形成されている。これら隔壁11の内径は、ボールねじ12における後述のナット部材13の内径よりも小さく、ねじ軸17の外径よりも大きい値に設定されている。すなわち隔壁11の内径は、ボールねじ12における後述の保持器リング23の端面に当接可能な値に設定されている。
【0021】
ボールねじ12は、嵌合部7の内周面に、軸方向他側端部が軸心回りに回転一体に嵌合される円筒状のナット部材13を有する。このナット部材13の端面に、前記各隔壁11と嵌合する切欠き14が形成され、これら各切欠き14と隔壁11とが軸方向で嵌合することにより、ナット部材13がブラケット7に軸心回りに確実に回転一体な構成となっている。ナット部材13は、その切欠14端面が隔壁11の軸方向一方側端面に当接されている。ナット部材13の内周面に、両端部間で連続した所定のリード角を有する一条のねじ溝15が形成されている。
【0022】
ボールねじ12は、ナット部材13の内径側に配置されて中心穴16を有する円筒状のねじ軸17を有する。このねじ軸17は、図示しない所定の支持装置でもって軸心回りに非回転に支持されるとともに、軸方向に不動に支持されている。このねじ軸17は、外周面に、互いに平行でそれぞれ独立の閉ループとした所定のリード角を有する3条のねじ溝18を有する。この構成により、ねじ溝18に嵌合するボール群20(ボール20a)をそれぞれ独立して転動循環させる構成となっている。
【0023】
さらに具体的には、図4に示すように各ねじ溝18は、所定のリード角を有するねじ溝18の端部どうしをリード角と異なる角度をもって連続させるボール循環溝22を有し、このボール循環溝22によって各ねじ溝18は別個に閉ループとされる。
【0024】
これらボール循環溝22は、それぞれのねじ溝18の上流側と下流側とを連通する部分である。すなわち、これらボール循環溝22は、各ねじ溝18の下流側に位置するボール20aをねじ軸17の内径側に沈みこませて上流へ戻すよう、ねじ溝18の他の部分に比べて深く形成されるとともに蛇行した形状に形成されている。
【0025】
ボールねじ12は、ねじ溝15,18の間に転動自在に配置される3列の前記ボール群20と、これら3列の各ボール群20をそれぞれ円周方向等配位置に保持する保持器リング23とを備える。この保持器リング23は、軸方向に沿うポケット23aが円周方向等配位置に形成されている。これら各ポケット23aに各ボール群20のボール20aが1個ずつ計3個配置されている。保持器リング23は、ねじ軸17に遊嵌されている。
【0026】
ねじ軸17の軸方向一方側の縮径部24に形成された周溝25に止め輪26が嵌合され、保持器リング23の一端に、ねじ軸17の外周部一側に形成された縮径部24における段付壁27に係合するフランジ28が形成され、このフランジ28が、止め輪26と段付壁27との間で軸方向にわずかな遊びを有する状態とされている。
【0027】
ねじ軸17の内周面途中に環状の補強部29が形成され、この補強部29の内周面一方側で、かつねじ軸17の縮径部24に対向する内方部位に、転がり軸受30が嵌着されている。この転がり軸受30としてアンギュラ玉軸受が用いられる。この転がり軸受30は、ねじ軸17に嵌着された外輪部材32と、前記回転軸4の途中が挿通する内輪部材34と、外輪部材32と内輪部材34との間に内外軌道面を転動自在に配置された複数個の玉36とを備える。
【0028】
上記構成のボールねじ装置1において、図1に示す状態はボールねじ12が最も縮んだ状態である。この状態におけるボールねじ12では、その保持器リング23の端面が、隔壁11の端面に軸方向で当接している。またプーリ2では、第一フランジ5と、第二フランジ6とが軸方向で離隔している。この状態では、ベルト3の巻掛径が小さくなっている。
【0029】
ところで、上記状態から減速歯車10が軸心回りに回転して歯部10aが回転すると、減速歯車10の回転とともにギヤ9が軸心回りに回転する。このギヤ9の回転に伴なって、これと回転一体に設けられている転がり軸受31の外輪部材33が軸心回りに回転する。この外輪部材33が軸心回りに回転すると、これに一体に組込まれているボールねじ12のナット部材13が、ねじ軸17の回りを軸心回りに回転する。
【0030】
そうすると、ナット部材13およびねじ軸17のねじ溝15,18の間に配置された3列のボール群20が、ねじ溝15,18に沿って転動し、ナット部材13が軸心回りに回転しながら軸方向(図1の左方)に移動する。なお、3列のボール群20を構成するボール20aは、それぞれボール循環溝22に至り、ねじ溝18を循環する。ナット部材13が軸方向に移動すると、これに伴なって転がり軸受31、外輪部材33に一体のギヤ9も軸方向に移動し、第二フランジ6が軸方向に移動する。
【0031】
第二フランジ6が軸方向に移動すると、回転しているベルト3が第一フランジ5、第二フランジ6どうしの対向斜面から押圧力を受けて、フランジ5,6間を拡径するようにせり上がり、ベルト3の巻掛径が大きくなる。そして、図2に示すように、第一フランジ5および第二フランジ6の径方向内方部位どうしが軸方向で当接した時点で、ナット部材13は軸方向の移動を停止する。
【0032】
再びベルト3の巻掛径を小さくする場合は、上記と反対方向の回転力を減速歯車10からギヤ9に対して付与することで、ボールねじ12のナット部材13は軸方向(図2の右方)に移動し、図1のように保持器リング23の端面が隔壁11の端面に当接した時点で、ナット部材13は軸方向の移動を停止する。
【0033】
ところで、本発明の実施形態は、ボールねじ12と転がり軸受31とは、軸方向一方側および軸方向他方側に並べて配置した構成を有する。このため、従来のように、プーリ側の転がり軸受をボールねじの内径側に配置したボールねじ装置に比べて、その分だけボールねじ(ボールねじ装置)の径を小さくすることができる。
【0034】
そして本発明の実施形態のように、ボールねじ12の径を小さくすることによりリード角を従来品に比べて大きくすることができる。そしてリード角を大きくすることができたことによって、ボールねじ12の効率を向上させることができ、ナット部材13の回転角度に対応するナット部材13の軸方向への移動量を、従来に比べて大きくすることができる。
【0035】
加えて従来の、ギヤと転がり軸受とボールねじのナット部材を一体で軸方向に移動するために設けていたブラケットは、転がり軸受の外輪部材とは別体であり、この場合、ブラケットの強度が充分でない場合があった。
【0036】
しかし、本発明の実施形態では、転がり軸受31の外輪部材33を径方向に厚みを増加させ、外輪部材33に筒状の嵌合部7を形成してこの嵌合部7にボールねじ12のナット部材13を回転一体に嵌合するようブラケットの機能を付与したので、充分な剛性を備える。このため、ねじ軸17に対するナット部材13の軸方向の移動を、正確かつ確実に行い得る。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によれば、ボールねじの径を小さくしてボールねじの効率を向上させることができるとともに、充分な剛性を有するボールねじ装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示すボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図である。
【図2】 同じくボールねじ装置の使用状態を示す全体断面図である。
【図3】 同じく分解斜視図である。
【図4】 同じくボールの動きを示す断面図である。
【図5】 同じく転がり軸受の単体斜視図である。
【符号の説明】
1 ボールねじ装置
7 嵌合部
7a 外筒部
8 係合部
11 隔壁
12 ボールねじ
13 ナット部材
15 ねじ溝
17 ねじ軸
18 ねじ溝
20 ボール群
22 ボール循環溝
23 保持器リング
31 転がり軸受
Claims (2)
- 径方向内外位置に配置されて軸方向に相対移動可能に設けられた筒状のナット部材およびねじ軸と、前記ナット部材の内周面およびねじ軸の外周面に形成されたねじ溝に転動自在に配置される複数個のボールとを含み、
前記ナット部材に挿通される軸体を、軸心回りに回転自在に支持するための転がり軸受における外輪部材の一部が、軸方向一方側に延長されて筒状の嵌合部とされ、この嵌合部に前記ナット部材の軸方向他方側端部が前記外輪部材と軸心回りに一体に内嵌されるとともに、
前記嵌合部の軸方向他方側内周面に、径方向内方に突出する隔壁が、外輪部材の側面および嵌合部に円周方向等配位置の複数箇所に一体形成されており、
前記ナット部材の端面に前記各隔壁と嵌合する切欠きが形成され、これら各切欠きと隔壁とが軸方向で嵌合することにより、ナット部材が前記外輪部材の前記嵌合部に軸心回りに回転一体な構成となっている、ボールねじ装置。 - 請求項1記載のボールねじ装置であって、
前記外輪部材の外周面に、回転動力伝達部材が軸心回りに回転一体に設けられた、ボールねじ装置。
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